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【导读】环氧乙烷与H₂O的反应是亲核加成反应，其本质是环氧乙烷的三元张力环(不饱和体系)被H₂O(亲核试剂)打开，H和OH分别加成到环氧乙烷上，生成乙二醇，无副产物，这与取代反应的特征完全不符。

一、加成反应与取代反应的核心区别：看原子、基团的结合方式

二、环氧乙烷与水反应的机理：亲核加成

环氧乙烷C₂H₄O是一种简单的小分子环醚，在常温下是无色易燃易爆的有毒气体。其分子结构是一个三元环醚，三元环的键角仅约60°(远小于sp³杂化碳的正常键角109.5°)，其环状结构存在巨大的角张力，导致C-O键极易断裂(“不饱和性的体现”，类似双键的活泼性)，容易被亲核试剂进攻而开环。

H₂O分子中的氧原子在酸性或碱性条件下，可以作为亲核试剂进攻环氧乙烷，其中酸催化反应机理如下：

①质子化：环氧乙烷中的一个氧原子先被酸提供的质子(H⁺)质子化，形成一个带正电荷的氧鎓离子。这进一步增加了环的张力，使其更容易受到攻击。

②亲核进攻：H₂O分子(亲核试剂)从背面进攻环氧环中空间位阻较小的末端碳原子(SN2机理的特点)。

③开环：C-O键断裂，三元环开环。

④去质子化：生成的产物是一个带正电荷的中间体，迅速失去一个质子(H⁺)，最终生成乙二醇(HOCH₂CH₂OH)。

整个过程的核心是：水分子的两个部分(H和OH)分别加到环氧乙烷分子中，打开不稳定的环状结构，生成了一个新的、更大的分子(乙二醇)。完全符合加成反应“不饱和体系开环、试剂片段分别加成、生成一个加成产物”的核心特征。

三、为什么不是取代反应？

取代反应的基本定义：有机分子中的一个原子或基团被另一个原子或基团所取代。

如果认为环氧乙烷与水发生取代反应，可能会是水中的羟基(-OH)取代了环氧乙烷中的某个部分，并释放出一个像“-H”或“-CH₂CH₂O-”这样的小分子。

但事实并非如此，在环氧乙烷与水的反应中没有小分子被取代下来。H₂O分子是完整地“加成”了上去；反应物中的所有原子都保留在最终产物中。一个环氧乙烷(C₂H₄O)加上一个H₂O分子，生成了一个乙二醇(C₂H₆O₂)，所有原子都得到了保留。

环氧乙烷与其他亲核试剂的反应：环氧乙烷不仅能与水发生亲核加成，还能与氨(NH₃)、醇(ROH)等发生类似的反应，分别生成乙醇胺、乙二醇醚等重要的化工产品。